Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТКИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно при техническом обслуживании и ремонте тяговых электрических машин.

Анализ статистических данных о надежности узлов и деталей оборудования электровозов в условиях эксплуатации показал, что большая доля отказов приходится на тяговые электрические машины из-за выхода из строя по пробою изоляции.

Наиболее опасно для изоляции увлажнение, оно приводит к снижению электрического сопротивления.

Обеспечение правильных режимов сушки изоляции позволяет существенно повысить надежность и долговечность эксплуатации обмоток.

Для удаления влаги из изоляции обмоток электрооборудования предложено ряд устройств и средств.

Известно устройство для сушки изоляции обмоток электродвигателя (патент РФ №2266603, МПК H02K 15/12, дата подачи заявки 2004.04.22).

Устройство содержит коммутационный блок, выход которого соединен с входом блока питания, к выходу которого подключен первый вход блока контроля температуры, второй вход которого соединен с выходом обмоток электродвигателя, а выход - с входом коммутационного блока и блока регулирования тока нагрузки.

Устройство имеет тиристорный низковольтный источник выпрямленного тока и имеет выходы: первый - от коммутационного блока, второй - от блока контроля температуры, третий - от блока регулирования тока нагрузки, и выходы: первый - для соединения со сходом обмоток электродвигателя, а второй - со входом блока контроля тока и напряжения, причем вход блока регулирования тока нагрузки подключен к выходу блока питания.

Предложенное устройство направлено на автоматическое регулирование теплового режима при сушке изоляции обмоток электрических машин и не дает описания конструкции устройства для сушки изоляции обмоток электрических машин.

Известно «Устройство для сушки изоляции» («Инструкция по подготовке к работе и техническому обслуживанию электровозов в зимних и летних условиях». Утверждена 10.04.2001 г. № ЦТ-814).

Согласно инструкции устройство для сушки изоляции обмоток электрических машин включает электрокалорифер с патрубками (входным и выходным), вентилятор с регулирующей заслонкой (шибер) на входе, пульт автоматического управления.

При калориферной сушке изоляции обмоток электрических машин температура поверхности изоляции превышает температуру ее внутренних слоев.

При соприкосновении с горячим воздухом влага на поверхности быстро испаряется и уносится воздушным потоком. Испарение создает перепад влагосодержания между поверхностью и внутренними слоями изоляции обмоток тяговых двигателей, тем самым вызывает перемещение влаги к поверхности и удаление ее потоком воздуха.

К недостаткам следует отнести, что в устройстве не регулируется температурный режим. Температурный режим сушки изоляции должен меняться.

Наиболее близким аналогом является «Установка для сушки изоляции обмоток электрических машин» (описание изобретения к патенту №2398340, МПК H02K 15/12, опубликовано 27.08.2010).

Сущность данного изобретения заключается в том, что установка для сушки обмотки тяговой электрической машины содержит камеру для сушки изоляции обмоток, устройство для нагрева воздуха.

Камера для сушки изоляции оснащена угольными фильтрами, в ней установлены датчики автоматической системы управления температурным режимом, датчик измерения сопротивления изоляции автоматической системы контроля за сопротивлением изоляции, а устройство для нагрева воздуха снабжено гибкими композиционными электронагревателями.

В данной установке используемый терморегулятор не удовлетворяет ресурсосберегающим режимом управления, температура нагрева не соответствует температуре, подводимой к электрической машине. В первом цикле установлена температура 100-90°C, что недостаточно для класса изоляции B, так как увеличивает время процесса сушки и, следовательно, затраты на электроэнергию.

В устройстве для нагрева воздуха не регулируется воздушный поток нагретого и холодного воздуха, подводимого к электрической машине, что также увеличивает затраты на электроэнергию.

В процессе нагрева не контролируется предельно-допустимая скорость нагрева V_{пред.доп} для данного класса изоляции тяговой электрической машины, что повлияет на механические характеристики изоляции и приведет к выходу из строя.

Предлагаемая установка позволяет произвести сушку изоляции электрической машины ступенями в соответствии с патентом РФ №2011150204, МПК H02K 15/12, заявлен 09.12.2011 г., а также без демонтажа, использовать для нагрева воздуха электрокалорифер и обеспечить своевременное отключение узла нагрева и подачу нагретого воздуха в корпус электрической машины.

Цель предлагаемой установки заключается в проведении технологического процесса сушки изоляции обмоток тяговых электрических машин ступенями и обеспечить своевременное отключение системы нагрева и подачу воздуха в корпус тяговой электрической машины.

Установка для сушки изоляции обмотки тяговых электрических машин содержит узел для нагрева воздуха, узел контроля за состоянием изоляции по ее сопротивлению и узел для подачи нагретого воздуха. Узел для нагрева воздуха снабжен трубчатыми электронагревателями, управляемыми программируемым терморегулятором с контуром обратной связи по датчику температуры, подключенным к сети, узел контроля за состоянием изоляции по ее сопротивлению содержит мегаомметр, подключенный измерительными проводами к обмотке тяговой электрической машине с подачей сигнала на терморегулятор для переключения программы и ее шага, узел подачи нагретого воздуха снабжен электродвигателем с вентилятором, который управляется программируемым преобразователем частоты с контуром обратной связи по датчику температуры, гибкой трубой, на конце которой устанавливается насадка с отражателем.

Насадка имеет лопасти, расположенные по винтовой линии, обеспечивающие завихрение подаваемого нагретого воздуха в вентиляционные каналы тяговой электрической машины.

Сущность устройства поясняется чертежами:

На фиг.1 представлена общая схема устройства для сушки обмоток электрических машин.

На фиг.2 - схема насадки гибкой трубы:

а) в поперечном сечении;

б) в продольном сечении.

На фиг.1 представлены корпус тяговой электрической машины 1 с вентиляционными каналами 6.

Система управления технологическим процессом сушки тяговой электрической машины 1 состоит из узла для нагрева, включающего в себя камеру нагрева воздуха 2, программируемый терморегулятор 3, датчик температуры 4, гибкую трубу 5 с насадкой 7; узла подачи нагретого воздуха, который содержит программируемый преобразователь частоты 8 с датчиком температуры 9, электродвигателем 10 с вентилятором 11; узел контроля за состоянием изоляции по ее сопротивлению в обмотках тяговой электрической машины 1 включает мегаомметр 12 с подключенными измерительными проводами 13 на изоляции 14.

На выходе из корпуса тяговой электрической машины 1 устанавливается патрубок 15 с угольным фильтром 16.

Установка запускается с панели управления 17, на которой имеются кнопка питания 18 и кнопка пуска 19.

«Система управления технологическим процессом сушки» монтируется на тележке 20 со стояночным тормозом 21.

На фиг.2 показана схема расположения лопастей 22 и пазов 23 винтовой насадки 7 гибкой трубы 5 в поперечном сечении «а» и в продольном сечении «б».

В сечении «а» показано, что лопасти 22 расположены равномерно в поперечном сечении и по винтовой линии вдоль насадки 7. На конце насадки 7 закреплен отражатель 24. Датчики температуры 4 и 9 соединены экранированными проводами с системой управления 17. Камера нагрева 2 имеет второй выход с заглушкой 25.

Установка для сушки изоляции 14 работает следующим образом.

Установку ставят на стояночный тормоз ручкой 21, подсоединяют к корпусу тяговой электрической машины 1, измерительные провода 13, гибкую трубу 5 вместе с датчиком температуры 9 к верхнему вентиляционному люку, по которому проходит нагретый воздух.

Включается кнопка пуска 19, запитывается программируемый преобразователь частоты 8, опрашивая датчик температуры 4, и запускает электродвигатель 10 с вентилятором 11 с минимально достаточной частотой, подводя воздух по гибкой трубе 5 для принудительной продувки тяговой электрической машины 1 изоляции 14 холодным воздухом до начала процесса сушки. Подведенный воздух проходит через камеру нагрева 2, поступает по гибкой трубе 5 со скоростью v_max=2·ϑ_ср. Поток воздуха благодаря лопастям 22 насадки, расположенным по винтовой линии, проходя по пазам 23, скручивается в пучок, с увеличением скорости на входе в тяговой электрической машине 1, равной v_max=3,2·ϑ_ср, затем направляется отражателем 24 в вентиляционные каналы 6, пройдя через вентиляционные каналы 6 тяговой электрической машины 1, выходит через угольный фильтр 16 патрубка 15 в атмосферу.

Узел контроля сопротивления изоляции обмотки 14 мегаомметра 12 получает данные с измерительных проводов 13 изоляции обмотки 14, после чего информация перерабатывается, отображаясь на жидкокристаллическом экране, и подается сигнал на программируемый терморегулятор 3 для переключения программы и ее шага.

Полученный сигнал на терморегулятор 3 с датчиком температуры 9 подводит к трубчатым электронагревателям напряжение необходимой для достижения заданной по программе температуры сушки, терморегулятор 3 автоматически выбирает программу сушки по полученному значению сопротивления мегаомметра 12 по измерительным проводам 13, камера нагрева 2 нагревается с учетом предельно допустимой скоростью нагрева V_{пред.доп} для данного класса изоляции обслуживаемой тяговой электрической машины 1, чтобы не повредить изоляцию.

Данная установка может производить сушку как одной тяговой электрической машины 1 с установленной на выходе из камеры нагрева 2 герметичной заглушкой 25, так и двух тяговых электрических машин 1.

Для улавливания вредных веществ и влаги, выделяемой при сушке тяговой электрической машины 1, на выходе в патрубке 15 установлен угольный фильтр 16.

В случае обрыва датчика температуры 9, 4 или превышения требуемой температуры нагрева установка отключится и прозвучит серена.

Завершение технологического процесса сушки нагретым воздухом происходит, когда сопротивление изоляции обмотки 14 достигнет нормативно-технической документации, затем происходит продувка воздухом без нагрева, что способствует остыванию изоляции, после чего установка отключается.

Предложенное устройство для сушки обмоток электрических машин прошло испытание при проведении текущих ремонтов и технического обслуживания тяговых электродвигателей электровозов.

Эксперимент показал сокращение времени сушки тяговых электрических машин на 20-25% и снижение потребления электроэнергии на 30-35%, а также увеличение срока службы изоляции.